Екология на знанието. Наука и открития: Вселената е безкрайна и в нея няма брой звезди. В центъра на гората, която е по-малка от Вселената и няма толкова дървета, колкото звезди, не можете да видите празнините - зрителното поле е блокирано от стволове и листа. Защо тогава нощното небе не е пълно със звезди? Това е парадоксът на Олберс или фотометричният парадокс. Днес ще намерим решение за него.
Вселената е безкрайна и в нея няма брой звезди. В центъра на гората, която е по-малка от Вселената и няма толкова дървета, колкото звезди, не можете да видите празнините - зрителното поле е блокирано от стволове и листа.
Защо тогава нощното небе не е пълно със звезди? Това е парадоксът на Олберс или фотометричният парадокс. Днес ще намерим решение за него.
Един мощен телескоп може да види толкова много звезди в малък квадрат от небето. Въпросът е, че трябва да са още повече.
Наука vs. Логики
Мистерията защо има толкова малко звезди на нощното небе измъчваше астрономите дори през зрелия в научно отношение 19 век. Вярно е, че чрез телескопи учените са видели много повече светила - но по-малко, отколкото горят в безкрайната Вселена. Под сводовете на заучените чела логиката настояваше нощното небе да изглежда нещо като анимацията до него.
Решението на парадокса се оказа дори по-просто от формулировката.
Невидими звезди
Нека започнем с факта, че звездобройците от миналото хилядолетие не са грешали толкова много. Снимката по-долу е направена от орбиталния телескоп Хъбъл (невероятно готино устройство). Тук е изобразено парче с размери 1/13 000 000 от цялата небесна сфера.
Небе според парадокса на Олберс
Всички тези цветни звезди са галактики, които са невидими за окото. За да направи тази снимка, телескопът трябваше да излезе в космоса, да използва ултрачувствителни матрици и да държи рамката повече от 11 дни! Такива технологии се появиха едва в края на миналия век.
Ултра дълбоко поле на Хъбъл
Ако човек можеше да види всичко, което може да види един орбитален телескоп, нощното небе щеше да е светло като центъра на ръкава на нашия Млечен път! Все още обаче има черни пропуски, които парадоксът на Олберс отрича. Отговорът на тези празнини се крие в същата причина, поради която галактиките са скрити от просто око.
Вселената се разширява твърде бързо
Вече обсъдихме заедно как и защо светът около нас се надува. Накратко, светлината от далечни галактики изминава по-голямо разстояние до нас, отколкото когато е напуснала дома. Това създава ефект на червено отместване - честотата и енергията на лъчите от далечни звезди намаляват.
Какво следва от това? Има такива далечни звезди, чиито лъчи ще изчезнат още преди да достигнат Земята. Следователно има светлина в черните бездни на космоса - просто ние никога не я виждаме.
Червено отместване
Между другото, разстоянието е основният източник на фотометричния парадокс.
Отнема време, докато светлината достигне Земята. Той изминава 149 600 000 километра от Слънцето до нас за 8,3 минути, а 81360544648396 километра от звездата Сириус за 8,6 години. Колкото по-голямо е разстоянието, толкова по-дълго се движи светлината, тук всичко е ясно.
Нашата Вселена е на около 13,8 милиарда години. Но размерите на космоса са безкрайни! Най-мощните телескопи успяха да открият светлина от разстояние-време от 12-13 милиарда години. Това означава, че празнината на галактиката остава невидима - те са толкова далеч, че радиацията физически не е имала време да достигне дори под формата на неуловими неутрино!
Хоризонтът на събитията има много общо с това защо черните дупки са черни.
Тъй като Вселената се разширява, светлината трябва да пътува на още по-големи разстояния. И някой ден, в покрайнините на света, разширението ще стане равно на скоростта на светлината - това ще установи така наречения хоризонт на събитията. Ще се приближава все по-близо и по-близо до нас, докато дори най-близките звезди вече не се виждат.
Това ще се случи само ако разширяването продължи и то след много милиарди години. Наскоро писахме за мащабни космически катастрофи - дори да ги хванете е по-лесно, отколкото да чакате хоризонта на събитията на прага ви.
Накрая
АБОНИРАЙТЕ СЕ за НАШИЯ YouTube канал Ekonet.ru, който ви позволява да гледате онлайн видеоклипове за човешкото здраве и подмладяване. Любовта към другите и към себе си, като усещане за високи вибрации, е важен фактор
Оказва се, че загадката на Олберс изобщо не е парадокс - просто законите на физиката не позволяват всички звезди да заслепят очите ни едновременно. Това обаче не може да спре учените и те продължават да откриват нови звезди.публикувани
Моля, ХАРЕСАЙТЕ и споделете с вашите ПРИЯТЕЛИ!
https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos
Абонирай се -
Нашата Вселена се състои от няколко трилиона галактики. Слънчевата система се намира вътре в доста голяма галактика, чийто общ брой във Вселената е ограничен до няколко десетки милиарда единици.
Нашата галактика съдържа 200-400 милиарда звезди. 75% от тях са бледи червени джуджета и само няколко процента от звездите в галактиката са подобни на жълтите джуджета, спектралния тип звезди, към които принадлежи нашата. За земен наблюдател нашето Слънце е 270 хиляди пъти по-близо до най-близката звезда (). В същото време яркостта намалява правопропорционално на намаляването на разстоянието, така че видимата яркост на Слънцето в земното небе е 25 величини или 10 милиарда пъти по-голяма от видимата яркост на най-близката звезда (). В тази връзка, поради ослепителната светлина на Слънцето, звездите не се виждат на дневното небе. Подобен проблем възниква, когато се опитвате да снимате екзопланети около близки звезди. В допълнение към Слънцето през деня можете да видите Международната космическа станция (МКС) и изригвания на сателити от първото съзвездие Иридий. Това се обяснява с факта, че Луната, някои и изкуствените спътници (изкуствени спътници на Земята) в земното небе изглеждат много по-ярки от най-ярките звезди. Например, видимата яркост на Слънцето е -27 величини, за Луната в пълна фаза -13, за изригвания на спътници от първото съзвездие Иридий -9, за МКС -6, за Венера -5, за Юпитер и Марс -3, за Меркурий -2, Сириус (най-ярката звезда) има -1,6.
Скалата на величината за видимата яркост на различни астрономически обекти е логаритмична: разлика във видимата яркост на астрономически обекти с една звездна величина съответства на разлика от 2,512 пъти, а разлика от 5 величини съответства на разлика от 100 пъти.
Защо не можете да видите звездите в града?
В допълнение към проблемите с наблюдението на звездите в дневното небе, съществува проблемът с наблюдението на звездите в нощното небе в населени места (в близост до големи градове и промишлени предприятия). Светлинното замърсяване в този случай е причинено от изкуствена радиация. Примери за такова излъчване включват улично осветление, осветени рекламни плакати, газови факли на промишлени предприятия и прожектори за развлекателни събития.
През февруари 2001 г. любител астроном от Съединените щати, Джон Е. Бортъл, създава светлинна скала за оценка на светлинното замърсяване в небето и я публикува в списание Sky&Telescope. Тази скала се състои от девет раздела:
1. Напълно тъмно небе
При такова нощно небе не само се вижда ясно, но отделни облаци от Млечния път хвърлят ясни сенки. Също така в детайли се вижда зодиакалната светлина с противоизлъчване (отражение на слънчевата светлина от прахови частици, разположени от другата страна на линията Слънце-Земя). Звезди с магнитуд 8 се виждат с невъоръжено око в небето; яркостта на фона на небето е 22 величини на квадратна дъгова секунда.
2. Естествено тъмно небе
При такова нощно небе Млечният път се вижда ясно в детайли и зодиакалната светлина заедно с контра-сиянието. С невъоръжено око се виждат звезди с видима яркост до 7,5 величини, яркостта на фона на небето е близо до 21,5 величини на квадратна дъгова секунда.
3. Селско небе
При такова небе зодиакалната светлина и Млечният път продължават да се виждат ясно с минимални детайли. С невъоръжено око се виждат звезди с величина до 7, яркостта на фона на небето е близо до 21 величина на квадратна дъгова секунда.
4. Небето на преходната зона между селата и предградията
При такова небе Млечният път и зодиакалната светлина продължават да се виждат с минимум детайли, но само частично - високо над хоризонта. С невъоръжено око се виждат звезди с величина до 6,5, яркостта на фона на небето е близо до 21 величина на квадратна дъгова секунда.
5. Небе около градовете
При такова небе зодиакалната светлина и Млечният път рядко се виждат при идеални метеорологични и сезонни условия. С невъоръжено око се виждат звезди с величина до 6, яркостта на фона на небето е близо до 20,5 величина на квадратна дъгова секунда.
6. Небе на градските предградия
При такова небе зодиакалната светлина не се наблюдава при никакви условия, а Млечният път почти не се вижда само в зенита. С невъоръжено око се виждат звезди с магнитуд до 5,5, яркостта на фона на небето е близо до 19 звездна величина на квадратна дъгова секунда.
7. Преходно небе между предградия и градове
В такова небе при никакви обстоятелства не се вижда нито зодиакалната светлина, нито Млечният път. С невъоръжено око се виждат само звезди с магнитуд 5, яркостта на фона на небето е близо до 18 звездна величина на квадратна дъгова секунда.
8. Градско небе
В такова небе само няколко от най-ярките открити звездни купове могат да се видят с просто око. С невъоръжено око се виждат само звезди с магнитуд 4,5, яркостта на фона на небето е по-малка от 18 величини на квадратна дъгова секунда.
9. Небето на централната част на градовете
В такова небе могат да се видят само звездни купове. С невъоръжено око в най-добрия случай се виждат звезди с магнитуд 4.
Светлинното замърсяване от жилищни, промишлени, транспортни и други стопански съоръжения на съвременната човешка цивилизация води до необходимостта от създаване на най-големите астрономически обсерватории във високопланински райони, които са възможно най-отдалечени от икономическите съоръжения на човешката цивилизация. На тези места се спазват специални правила за ограничаване на уличното осветление, минимизиране на трафика през нощта и изграждане на жилищни сгради и транспортна инфраструктура. Подобни правила важат и в специалните защитени зони на най-старите обсерватории, които се намират в близост до големите градове. Например през 1945 г. в радиус от 3 км около обсерваторията Пулково близо до Санкт Петербург е организирана защитна паркова зона, в която е забранено мащабното жилищно или промишлено производство. През последните години опитите за организиране на строителството на жилищни сгради в тази защитна зона зачестиха поради високата цена на земята в близост до един от най-големите метрополиси в Русия. Подобна ситуация се наблюдава и около астрономическите обсерватории в Крим, които се намират в изключително привлекателен за туризъм район.
Изображението от НАСА ясно показва, че най-силно осветените зони са Западна Европа, източната част на континенталната част на САЩ, Япония, крайбрежния Китай, Близкия изток, Индонезия, Индия и южното крайбрежие на Бразилия. От друга страна, минимално количество изкуствена светлина е характерно за полярните региони (особено Антарктида и Гренландия), районите на Световния океан, басейните на тропическите реки Амазонка и Конго, високопланинското Тибетско плато, пустинните райони на Северна Африка, Централна Австралия, северните райони на Сибир и Далечния изток.
През юни 2016 г. списание Science публикува подробно проучване по темата за светлинното замърсяване в различни региони на нашата планета („Новият световен атлас на изкуствената яркост на нощното небе“). Проучването установи, че повече от 80% от жителите на света и повече от 99% от хората в Съединените щати и Европа живеят в условия на силно светлинно замърсяване. Повече от една трета от жителите на планетата са лишени от възможността да наблюдават Млечния път, включително 60% от европейците и почти 80% от северноамериканците. Екстремното светлинно замърсяване засяга 23% от земната повърхност между 75 градуса северна ширина и 60 градуса южна ширина, както и 88% от повърхността на Европа и почти половината от повърхността на Съединените щати. Освен това проучването отбелязва, че енергоспестяващите технологии за преобразуване на уличното осветление от лампи с нажежаема жичка в LED лампи ще доведат до увеличаване на светлинното замърсяване приблизително 2,5 пъти. Това се дължи на факта, че максималното излъчване на светлина от LED лампи с ефективна температура от 4 хиляди Келвина пада върху сините лъчи, където ретината на човешкото око има максимална светлочувствителност.
Според проучването максимално светлинно замърсяване се наблюдава в делтата на Нил в района на Кайро. Това се дължи на изключително високата гъстота на населението на египетския метрополис: 20 милиона жители на Кайро живеят на площ от половин хиляда квадратни километра. Това означава средна гъстота на населението от 40 хиляди души на квадратен километър, което е около 10 пъти повече от средната гъстота на населението в Москва. В някои райони на Кайро средната гъстота на населението надхвърля 100 хиляди души на квадратен километър. Други области на максимално излагане на светлина са в столичния район Бон-Дортмунд (близо до границата между Германия, Белгия и Холандия), в Паданската равнина в Северна Италия, между американските градове Бостън и Вашингтон, около английските градове Лондон , Ливърпул и Лийдс и в района на азиатските мегаполиси Пекин и Хонконг. За жителите на Париж трябва да пропътувате поне 900 км до Корсика, централна Шотландия или провинция Куенка в Испания, за да видите тъмно небе (нива на светлинно замърсяване под 8% от естествената светлина). И за да може жител на Швейцария да види изключително тъмно небе (нивото на светлинно замърсяване е под 1% от естествената светлина), той ще трябва да измине повече от 1360 км до северозападната част на Шотландия, Алжир или Украйна.
Максималната степен на отсъствие на тъмно небе се открива в 100% от Сингапур, 98% от Кувейт, 93% от Обединените арабски емирства (ОАЕ), 83% от Саудитска Арабия, 66% от Южна Корея, 61% от Израел, 58% от Аржентина, 53% от Либия и 50% от Тринидад и Тобаго. Възможността да наблюдават Млечния път отсъства от всички жители на малките държави Сингапур, Сан Марино, Кувейт, Катар и Малта, както и от 99%, 98% и 97% от жителите на ОАЕ, Израел и Египет, съответно. Държавите с най-голям дял територия, където няма възможност за наблюдение на Млечния път, са Сингапур и Сан Марино (по 100), Малта (89%), Западния бряг (61%), Катар (55%), Белгия и Кувейт ( по 51%), Тринидад и Тобаго (по 43%) и Израел (42%).
От друга страна, Гренландия (само 0,12% от нейната територия има затъмнено небе), Централноафриканската република (ЦАР) (0,29%), тихоокеанската територия Ниуе (0,45%), Сомалия (1,2%) и Мавритания (1,4%) %) имат минимално светлинно замърсяване.
Въпреки продължаващия растеж на световната икономика, наред с увеличаването на потреблението на енергия, се наблюдава и нарастване на астрономическото образование на населението. Ярък пример за това е ежегодното международно събитие „Часът на Земята“, при което по-голямата част от населението изключва светлините в последната събота на март. Първоначално тази акция беше замислена от Световния фонд за дивата природа (WWF) като опит за популяризиране на енергоспестяването и намаляване на емисиите на парникови газове (борба с глобалното затопляне). Но в същото време популярност придоби и астрономическият аспект на екшъна - желанието небето на мегаполисите да стане по-подходящо за любителски наблюдения, поне за кратко. Кампанията е проведена за първи път в Австралия през 2007 г., а на следващата година се разпространява в целия свят. Всяка година събитието привлича все по-голям брой участници. Ако през 2007 г. в събитието са участвали 400 града от 35 държави, то през 2017 г. са се включили повече от 7 хиляди града от 187 държави.
В същото време могат да се отбележат недостатъците на действието, които се състоят в повишен риск от аварии в световните енергийни системи поради внезапното едновременно изключване и включване на огромен брой електрически уреди. Освен това статистиката показва силна връзка между липсата на улично осветление и увеличаването на нараняванията, уличната престъпност и други извънредни инциденти.
Защо звездите не се виждат на снимки от МКС?
На снимката ясно се виждат светлините на Москва, зеленикавото сияние на полярното сияние на хоризонта и липсата на звезди в небето. Огромната разлика между яркостта на Слънцето и дори най-ярките звезди прави невъзможно наблюдението на звезди не само в дневното небе от повърхността на Земята, но и от космоса. Този факт ясно показва колко голяма е ролята на „светлинното замърсяване“ от Слънцето в сравнение с влиянието на земната атмосфера върху астрономическите наблюдения. Но фактът, че на снимките на небето по време на пилотирани полети до Луната няма звезди, се превърна в едно от ключовите „доказателства“ на конспиративната теория за отсъствието на астронавти на НАСА, летящи до Луната.
Защо звездите не се виждат на снимките на Луната?
Ако разликата между видимата яркост на Слънцето и най-ярката звезда – Сириус в земното небе е около 25 величини или 10 милиарда пъти, то разликата между видимата яркост на пълната Луна и яркостта на Сириус намалява до 11 величини или около 10 хиляди пъти.
В тази връзка наличието на пълна Луна не води до изчезване на звездите в цялото нощно небе, а само затруднява виждането им в близост до лунния диск. Въпреки това, един от първите начини за измерване на диаметъра на звездите беше измерването на продължителността на лунния диск, покриващ ярките звезди от зодиакалните съзвездия. Естествено, такива наблюдения обикновено се извършват при минималната фаза на Луната. Подобен проблем с откриването на слаби източници в близост до източник на ярка светлина съществува, когато се опитвате да снимате планети около близки звезди (видимата яркост на аналога на Юпитер в близките звезди поради отразената светлина е приблизително 24 величини, докато аналогът на Земята е само около 30 величини ). В това отношение астрономите досега са успели да снимат само млади масивни планети по време на наблюдения в инфрачервения диапазон: младите планети са много горещи след процеса на формиране на планетата. Следователно, за да се научим как да откриваме екзопланети около близките звезди, се разработват две технологии за космически телескопи: коронография и нулева интерферометрия. Според първата технология ярък източник се покрива от затъмнен диск (изкуствено затъмнение); според втората технология светлината на ярък източник се „анулира“ с помощта на специални техники за интерференция на вълните. Ярък пример за първата технология беше, която от 1995 г. наблюдава слънчевата активност от първата точка на либрация. Изображенията от 17-градусовата коронографска камера на космическата обсерватория показват звезди с магнитуд 6 (разлика от 30 величини, или трилион пъти).
Черната дупка е продукт на гравитацията. Следователно предисторията на откриването на черните дупки може да започне от времето на И. Нютон, който откри закона за всемирното притегляне - законът, управляващ силата, на която е подчинено абсолютно всичко. Нито по времето на И. Нютон, нито днес, векове по-късно, не е открита друга такава универсална сила. Всички други видове физическо взаимодействие са свързани със специфични свойства на материята. Например, електрическото поле действа само върху заредени тела, а неутралните тела са напълно безразлични към него. И само гравитацията абсолютно царува в природата. Гравитационното поле влияе на всичко: на леките частици и на тежките (и при едни и същи начални условия по абсолютно същия начин), дори на светлината. Фактът, че светлината се привлича от масивни тела, беше приет още от И. Нютон. От този факт, от разбирането, че светлината също е подвластна на гравитационните сили, започва предисторията на черните дупки, историята на предсказанията за техните удивителни свойства.
Един от първите, които направиха това, беше известният френски математик и астроном П. Лаплас.
Името на П. Лаплас е добре известно в историята на науката. На първо място, той е автор на огромна петтомна работа „Трактат за небесната механика“. В този труд, публикуван от 1798 до 1825 г., той представя класическата теория за движението на телата в Слънчевата система, основана само на закона на Нютон за всемирното привличане. Преди тази работа някои наблюдавани характеристики на движението на планетите, Луната и други тела от Слънчевата система не бяха напълно обяснени. Дори изглеждаше, че те противоречат на закона на Нютон. П. Лаплас с тънък математически анализ показа, че всички тези характеристики се обясняват с взаимното привличане на небесните тела, влиянието на гравитацията на планетите една върху друга. Само една сила царува в небесата, провъзгласи той, и това е силата на гравитацията. „Астрономията, разглеждана от най-обща гледна точка, е голям проблем на механиката“, пише П. Лаплас в предговора към своя „Трактат“. Между другото, самият термин "небесна механика", който стана толкова твърдо установен в науката, е използван за първи път от него.
П. Лаплас също беше един от първите, които разбраха необходимостта от исторически подход към обяснението на свойствата на системите от небесни тела. Следвайки И. Кант, той предложи хипотеза за произхода на Слънчевата система от първоначално разредена материя.
Основната идея на хипотезата на Лаплас е за кондензацията на Слънцето и планетите от газова мъглявина и все още служи като основа за съвременните теории за произхода на Слънчевата система...
За всичко това е писано много в литературата и в учебниците, както и гордите думи на П. Лаплас, който в отговор на въпроса на Наполеон: защо Бог не се споменава в неговата „Небесна механика“? - каза: „Нямам нужда от тази хипотеза.“
Но това, за което малко се знаеше доскоро, беше неговата прогноза за възможността за съществуване на невидими звезди.
Прогнозата е направена в книгата му „Изложение на системите на света“, публикувана през 1795 г. В тази книга, която днес бихме нарекли популярна, известният математик нито веднъж не прибягва до формули и чертежи. Дълбоката убеденост на П. Лаплас, че гравитацията действа върху светлината по същия начин, както върху другите тела, му позволи да напише следните значими думи: „Сияйна звезда с плътност, равна на плътността на Земята, и диаметър 250 пъти по-голям от диаметъра на Слънцето не дава нито един лъч светлина не може да достигне до нас поради своята гравитация; Следователно е възможно най-ярките небесни тела във Вселената да се окажат невидими по тази причина.”
Книгата не предоставя доказателства за това твърдение. Тя е публикувана от него няколко години по-късно.
Как разсъждава П. Лаплас? Той изчислява, използвайки теорията на Нютон за гравитацията, стойността, която сега наричаме втора скорост на бягство на повърхността на звездата. Това е скоростта, която трябва да се даде на всяко тяло, така че то, преодолявайки гравитацията, завинаги да отлети от звезда или планета в открития космос. Ако началната скорост на тялото е по-малка от втората космическа скорост, тогава гравитационните сили ще забавят и ще спрат движението на тялото и ще го принудят да падне отново към центъра на гравитацията. В нашето време на космически полети всеки знае, че втората скорост на бягство на повърхността на Земята е 11 километра в секунда. Колкото по-голяма е масата и колкото по-малък е радиусът на това тяло, толкова по-голяма е втората скорост на бягство на повърхността на небесното тяло. Това е разбираемо: в крайна сметка с увеличаване на масата гравитацията се увеличава и с увеличаване на разстоянието от центъра тя отслабва.
На повърхността на Луната втората скорост на бягство е 2,4 километра в секунда, на повърхността на Юпитер 61, на Слънцето - 620, а на повърхността на така наречените неутронни звезди, които са приблизително еднакви по маса с Слънцето, но имат радиус от само десет километра, тази скорост достига половината от скоростта на светлината - 150 хиляди километра в секунда.
Нека си представим, разсъждава П. Лаплас, че вземем небесно тяло, на повърхността на което втората космическа скорост вече надвишава скоростта на светлината. Тогава светлината от такава звезда няма да може да лети в космоса поради действието на гравитацията, няма да може да достигне до далечен наблюдател и ние няма да видим звездата, въпреки факта, че тя излъчва светлина!
Ако увеличите масата на небесно тяло, като добавите към него материя със същата средна плътност, тогава втората космическа скорост се увеличава толкова, колкото се увеличава радиусът или диаметърът.
Сега заключението, направено от П. Лаплас, е ясно: за да може гравитацията да забави светлината, е необходимо да вземем звезда с вещество със същата плътност като Земята и с диаметър 250 пъти по-голям от този на Слънцето, тоест 27 хиляди пъти по-голяма от тази на Земята. Всъщност втората скорост на бягство на повърхността на такава звезда също ще бъде 27 хиляди пъти по-голяма от тази на повърхността на Земята и ще бъде приблизително равна на скоростта на светлината: звездата ще престане да бъде видима.
Това беше брилянтен поглед върху едно от свойствата на черната дупка - да не пропуска светлина, да бъде невидима. За да бъдем честни, трябва да се отбележи, че П. Лаплас не беше единственият учен и формално дори не първият, който направи подобно предсказание. Сравнително наскоро се оказа, че през 1783 г. английски свещеник и геолог, един от основателите на научната сеизмология, Дж. Мишел, направи подобно изявление. Неговата аргументация беше много подобна на тази на П. Лаплас.
Сега между французите и британците понякога има полушеговит, а понякога и сериозен дебат: кой трябва да се счита за откривател на възможността за съществуване на невидими звезди - французинът П. Лаплас или англичанинът Дж. Мишел? През 1973 г. известните английски физици теоретични С. Хокинг и Г. Елис в книга, посветена на съвременните специални математически въпроси на структурата на пространството и времето, цитират работата на французина П. Лаплас с доказателство за възможността за съществуване на черни звезди; По това време работата на Дж. Мишел все още не е известна. През есента на 1984 г. известният английски астрофизик М. Рийс, говорейки на конференция в Тулуза, каза, че въпреки че не е много удобно да се говори на територията на Франция, той трябва да подчертае, че англичанинът Дж. Мишел е първият, който предсказва невидими звезди и показа моментна снимка на първата страница на съответните му произведения. Тази историческа забележка беше посрещната с аплодисменти и усмивки от присъстващите.
Как да не си припомним дискусиите между французи и британци за това кой е предсказал положението на планетата Нептун от смущения в движението на Уран: французинът У. Льо Верие или англичанинът Дж. Адамс? Както е известно, и двамата учени независимо един от друг правилно посочиха позицията на новата планета. Тогава французинът В. Льо Верие имаше по-голям късмет. Това е съдбата на много открития. Често те се извършват почти едновременно и независимо от различни хора. Обикновено се дава предимство на онези, които са проникнали по-дълбоко в същността на проблема, но понякога това е просто каприз на съдбата.
Но предсказанието на П. Лаплас и Дж. Мишел все още не беше истинско предсказание за черна дупка. Защо?
Факт е, че по времето на П. Лаплас все още не е било известно, че нищо в природата не може да се движи по-бързо от светлината. Невъзможно е да изпревариш светлината в празнотата! Това е установено от А. Айнщайн в специалната теория на относителността още през нашия век. Следователно, за П. Лаплас, звездата, която той обмисля, е само черна (несветеща) и той не може да знае, че такава звезда ще загуби способността си да „общува“ с външния свят по какъвто и да е начин, да „докладва“ всичко за далечни светове за събитията, случващи се на него. С други думи, той все още не знаеше, че това е не само „черна“, но и „дупка“, в която човек може да попадне, но е невъзможно да излезе. Сега знаем, че ако светлината не може да излезе от някакъв регион на пространството, тогава нищо не може да излезе и ние наричаме такъв обект черна дупка.
Друга причина, поради която разсъжденията на П. Лаплас не могат да се считат за строги, е, че той разглежда гравитационни полета с огромна сила, в които падащите тела се ускоряват до скоростта на светлината, а самата излизаща светлина може да бъде забавена, и прилага закона на гравитацията на Нютон.
А. Айнщайн показа, че теорията на гравитацията на Нютон е неприложима за такива полета и създаде нова теория, която е валидна както за свръхсилни, така и за бързо променящи се полета (за които теорията на Нютон също е неприложима!) и я нарече обща теория на относителност. Именно заключенията на тази теория трябва да се използват за доказване на възможността за съществуване на черни дупки и за изследване на техните свойства.
Общата теория на относителността е невероятна теория. Тя е толкова дълбока и стройна, че предизвиква чувство на естетическа наслада у всеки, който я опознае. Съветските физици Л. Ландау и Е. Лифшиц в своя учебник „Теория на полето“ я нарекоха „най-красивата от всички съществуващи физически теории“. Германският физик Макс Борн каза за откриването на теорията на относителността: „Възхищавам й се като произведение на изкуството.“ А съветският физик В. Гинзбург пише, че предизвиква „... чувство... подобно на това, което се изпитва, когато се гледат най-забележителните шедьоври на живописта, скулптурата или архитектурата“.
Многобройните опити за популярно представяне на теорията на Айнщайн могат, разбира се, да дадат общо впечатление за нея. Но, честно казано, това е толкова малко подобно на насладата от познаването на самата теория, колкото запознаването с репродукцията на „Сикстинската Мадона“ се различава от опита, който възниква при разглеждането на оригинала, създаден от гения на Рафаел.
И все пак, когато няма възможност да се възхищавате на оригинала, можете (и трябва!) да се запознаете с наличните репродукции, за предпочитане добри (и има всякакви).
За да разберем невероятните свойства на черните дупки, трябва накратко да говорим за някои следствия от общата теория на относителността на Айнщайн.
| <<< Назад
|
Напред >>> |
Смята се, че първите звезди са били захранвани от тъмна материя. Възможно е тези невидими гиганти, възникнали преди почти 13 милиарда години, все още да съществуват във Вселената. Възможно е те просто да не излъчват видима светлина, което ги прави трудни за откриване.
Първоначално изследователят Паоло Гондоло, професор по астрофизика на частиците в Университета на Юта (САЩ), който работи по този проблем, искаше да назове нов, теоретично съществуващ тип невидими звезди - "кафяви гиганти", като кафяви джуджета, които имат приблизителния размер на Юпитер, но съответно много по-масивни. Колегите му обаче настояха да ги наричат "тъмни звезди", след едноименната песен, която беше изпълнена за първи път през 1967 г. от обичаната рок група Grateful Dead.
Според учените "тъмните звезди" трябва да са 200-400 хиляди пъти по-големи в диаметър от нашето Слънце и 500-1000 пъти по-големи от свръхмасивните черни дупки.
Родени преди почти 13 милиарда години, „тъмните звезди“ може да съществуват и днес, въпреки че не излъчват видима светлина. Факт е, че за астрономите е трудно да открият тези мистериозни гиганти, тъй като за да станат видими, те трябва да излъчват гама лъчи, неутрони и антиматерия. Освен това те трябва да бъдат обвити в облаци от студен молекулярен водороден газ, който в момента не е достатъчен, за да захранва енергийните частици на такива обекти.
Ако учените успеят да ги открият, това ще помогне за намирането и идентифицирането на тъмната материя. Тогава ще бъде възможно да се разбере защо черните дупки се образуват толкова бързо.
Учените смятат, че невидимата и все още неидентифицирана тъмна материя съставлява приблизително 95 процента от цялата Вселена. Те са убедени, че съществува - има много доказателства за това. Например, галактиките се въртят много по-бързо, отколкото би трябвало да бъдат, ако вземем предвид само онези обекти, които са били открити в нашата линия на зрение до момента.
Според учените частиците от тъмната материя може да са така наречените WIMP или слабо взаимодействащи масивни частици. Изследователите смятат неутрино, участващи в гравитационно взаимодействие, за една от изследваните разновидности на WIMP. Такива частици могат да се унищожат една друга, предизвиквайки високи температури.
Частиците тъмна материя също произвеждат кварки (хипотетичните фундаментални елементи, от които според съвременните представи са съставени всички елементарни частици, участващи в силната сила), както и копия на антиматерията - антикварки, които при сблъсък излъчват гама лъчи, неутрино и антиматерия, като позитрони и антипротони.
Изследователите изчисляват, че в новородената Вселена, приблизително 80-100 милиона години след настъпването на Големия взрив, унищожените протозвездни облаци от водород и хелий се охлаждат и свиват, като същевременно остават горещи и масивни.
В резултат на тези процеси могат да се образуват тъмни звезди, захранвани от тъмна материя вместо от ядрена енергия (както при обикновените звезди). Те бяха съставени до голяма степен от обикновена материя, главно водород и хелий, но бяха значително по-масивни и по-големи по обем от Слънцето и повечето други съвременни звезди.
„Това е напълно нов тип звезда, която има нов източник на енергия“, казва изследователят Катрин Фрийз, теоретичен физик в Мичиганския университет.
Невидимата жена стоеше на самия ръб на скалата и гледаше как калнокафявата, мръсна вода с плаващи в нея клонки, изсъхнали листа и корени се плиска, криволичейки, около лапите й. И колкото и да я гледаше котката, тя не можеше да различи дори камъните на дъното на реката, да не говорим за отраженията по гърбовете на рибите, които преди винаги издаваха присъствието на плячка. Тя се наведе, за да докосне повърхността на водата с език. Горчив и мръсен.
Изобщо не като преди, нали? - Петниста звезда, стояща наблизо, отбеляза тъжно. Мистифут вдигна глава, за да погледне водача си. Предишната блестяща златиста козина избледня в сивия здрач, а тъмните петна, които му дадоха името, станаха толкова бледи по време на последната луна, че вече не беше възможно да ги различим. - Когато водата се върна, реших, че сега всичко ще бъде както преди. - Петниста звезда въздъхна и като спусна лапата си във водата, я премести малко от едната страна на другата. После го изправи, гледайки как мръсотията капе от ноктите й върху камъка.
Рибата скоро ще се върне — измяука Невидимият човек. - Все пак потоците пак са пълни. Защо рибите ще ги избягват?
Но Петниста звезда гледаше вълните на водата и сякаш не чуваше думите на глашатая.
Толкова много риби умряха по време на сушата — отново въздъхна тя. - Ами ако езерото остане празно? какво ще ядем
Невидимият мъж се приближи до нея, докосна рамото й и с ужас усети острите ребра, които стърчаха изпод кожата.
„Всичко ще бъде наред“, промърмори тя. - Жилището на бобрите беше разрушено и след дъжда сушата свърши. Беше труден сезон, но вече го преживяхме.
Черен нокът, сом и иглика – не“, оголи зъби в отговор водачката. - Трима мъртви старейшини за едно зелено листо! Принуден съм да гледам как хората ми умират. И всичко това, защото в езерото не е останало нищо освен мръсотия! А Scalefish? Той беше смел, като останалите котки, тръгнали нагоре по реката - така че защо не заслужаваше възможността да се върне? Може би само защото отиде твърде далеч, където StarClan не можеше да види нищо?
Невидимката безпомощно я погали с опашка по гърба.
Люспестата риба умря, спасявайки езерото, племената и всички нас. Винаги ще почитаме паметта му.
Леопардовата звезда се обърна раздразнена и започна да се изкачва по брега.
„Той плати твърде много“, изръмжа котката, без да се обръща. "И ако рибата не се върне в езерото, жертвата му ще бъде напразна."
Водачът се спъна, а Невидимият се втурна напред, готов да я подкрепи. Но тя само изсъска раздразнено и продължи да се изкачва, спъвайки се и залитайки.
Невидимият човек се настани зад нея, на няколко опашки, без да иска да се суети около гордата златна котка. Тя знаеше, че сега Leopard Star изпитва постоянна болка, която дори всички билки на Mothwing не могат да заглушат, въпреки факта, че това заболяване изобщо не е необичайно - просто уморителна жажда, рязка загуба на тегло, постоянен глад и нарастваща слабост което притъпява слуха и зрението й. Мистифут почувства облекчение само когато нейният водач се промъкна през папратите около лагера на RiverClan и изчезна вътре.
И изведнъж оттам, от дълбините, се чу приглушен писък.
Леопардова звезда? - вътрешно студена, котката се втурна нагоре. Водачът лежеше на земята с широко отворени от болка очи и отчаяно се опитваше да диша.
Не мърдай — нареди Невидимият човек. - Ще доведа помощ.
Тя проби папратите и падна на поляна в центъра на лагера.
Mothwing, побързай! Петниста звезда падна!
Чу се тежкото потропване на лапи по земята, после блесна пясъчната козина на Mothwing и накрая самата тя се появи на прага на палатката. После спря и поклати глава, без да знае накъде да отиде.
Тук! - изкрещя й Невидимката.
Рамо до рамо, котките се притискаха между зелените стъбла към водача си. Леопардовата звезда затвори уморено очи, въздухът бълбукаше в гърлото й при всяко вдишване. Mothwing се наведе над нея, подушвайки козината. Невидимата жена също се приближи, но се отдръпна, когато усети застоялата миризма, идваща от болната котка. Отблизо видя мръсотията по козината на Леопардовата звезда, сякаш не е била облизвана цяла луна.
„Донеси Мятник и Тръстиков червей“, тихо я помоли лечителят, обръщайки се през рамото й. „Още не са тръгнали да патрулират и ще помогнат за пренасянето на Петниста звезда до нейната палатка.“
Чувствайки се облекчена, че сега има причина да си тръгне и виновна, че иска да го направи, Мъгливата крака кимна мълчаливо, отдръпна се и се втурна обратно към поляната. Тя се върна с Мятник и Камишинник. Водачът помогна на Mothwing да стане и тя се облегна тежко на воините. Вестителят вървеше напред, разделяйки папратите и леко държейки листата им пред членовете на племето, които водеха или влачеха болната котка.
Леопардовата звезда мъртва ли е? - чу се звънкият глас на едно от котенцата на Дъск.
Разбира се, че не, скъпа моя - отговори кралицата шепнешком. - Просто е много уморена.
Невидимата жена остана да стои на прага на палатката на водача и гледаше как Човекът тръстика гребе мъх под главата на лежащата котка. Това е повече от изтощение. Пещерата сякаш беше потънала в мрак, сенки се събраха в ъглите, сякаш звездните предци вече бяха готови да се появят и да поздравят заминаващия лидер на Речното племе. Ментата минаваше покрай глашатаите, ухаеща на папрати.
„Кажи ми, ако има още нещо, което мога да направя за нея“, каза той тихо и Мъгливата стъпка кимна. Тръстиковата опашка също излезе, наведе глава и влачеше опашката си след себе си, оставяйки дълга диря в прахта.
Mothwing премести леко лапата на Leopardstar в по-удобна позиция и се изправи.
„Трябва да взема билки от палатката си“, обяви тя. „Остани тук, за да разбере, че си наблизо“, погледна лечителят към неподвижната котка, след това се приближи и прошепна в ухото й: „Бъди силен, приятелю“.
След като тя си тръгна, в палатката настъпи мъртва тишина. Дишането на Петниста звезда стана плитко, хриповете й едва раздвижиха мъха до муцуната й. Невидимата жена се отпусна до нея и погали с опашката си костеливата страна на водача.
— Спи добре — тихо измърка тя. - Сега всичко ще бъде наред. Молецът скоро ще донесе билки и ще се почувствате по-добре.
За нейна изненада Леопардовата звезда започна да се размърдва.
Късно е — изръмжа тя, без да отваря очи. - Звездните предци са близо, усещам ги до себе си. Дойде време да си тръгна.
Не казвай това! – изсъска към нея Невидимият човек. - Деветият ти живот току-що започна! Mothwing ще те излекува, ще видиш!
Mothwing е добър лечител, но не винаги може да помогне. Пусни ме тихо. Няма да се бия в тази последна битка и не искам ти да опитваш“, опита се да се ухили Леопардова звезда, но всичко, което успя да направи, беше да хрипти.
Но не искам да те загубя! – възмути се Невидимият.
Вярно ли е? - изграчи водачът, отваряйки едното си око. Изпитателен кехлибарен поглед я огледа от главата до петите. - След всичко, което причиних на брат ти? С всичките мелези?
За момент Мъгливото стъпало отново се почувства в капан в онази ужасна черна дупка, миришеща на заек, близо до стария лагер на Речния клан. Тогава Leopardstar и Tigerstar се обединиха, за да създадат TigerClan, и в опит да пречистят кръвта на воините, те заловиха всички полукръвни. Mistyfoot и Stone, който тогава беше глашатай на RiverClan, току-що бяха научили, че майка им е Bluestar. В очите на лидерите това беше достатъчно за присъда и Spotted Star позволи на Blackfoot да убие Stone хладнокръвно. Сестра му беше спасена от Firestar и той я доведе в ThunderClan, където тя остана, докато силата му, заедно с деветте живота на Tigerstar, приключиха в битката с BloodClan.